第五章 微生物的营养和培养基.ppt

1、微生物学，第五章，微生物的营养和培养基，是饮食广泛、胃口大的微生物的特征之一。营养是指机体最基本的生理功能，即从外界环境中吸收生命活动所需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖的需要。营养为所有生命活动提供了必要的物质基础！吸收、利用、生物有机体、营养素、摄取营养素是指具有营养功能的物质，能够满足微生物有机体生长、繁殖和完成各种生理活动的需要。在微生物学中，它还包括非常规物质形式的光辐射能量。微生物的营养物质可以为其正常的生命活动提供结构物质、能量、代谢调节物质和必要的生理环境。微生物需要吃什么？在第三季度，当营养物质进入细胞时，微生物如何进食？第四节培养基，如何为微生物做饭？第一节：微生物的六种

2、营养元素；第2节：微生物的营养类型；微生物的六种营养元素，包括碳、氢、氧、氮、硫、磷、碳源、氮源、能量、生长因子、无机盐和水；细胞化学元素的组成；主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫等微量元素：锌、锰、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。1.化学元素，微生物细胞的物质基础是各种化学元素。占细菌干细胞重量的97%。组成微生物细胞的各种化学元素的比例经常随着不同的微生物种类而变化。细菌、酵母和霉菌中碳、氢、氧、氮、磷和硫的含量不同。与其他细菌相比，硫细菌、铁细菌和海洋细菌含有更多的元素，如硫、铁、钠和氯。硅藻需要硅酸来构建富含(二氧化硅)氮的细胞壁，微生物细胞，水：70%-90%，干物质，有机蛋白质，糖

3、，脂质，核酸，维生素及其降解产物，无机物(盐)，2。化学成分及其分析。微生物的六种营养元素，其中微生物、动物和植物之间有“营养统一性”，在元素水平上需要约20种。在营养元素水平上，它们都属于六大类，即碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。(1)碳源。定义：所有能满足微生物生长和繁殖所需的碳元素的营养物质都称为碳源。微生物细胞的碳含量约占干重的50%。除了水，碳源是最需要的营养物质，也被称为常量营养物质。如果将微生物作为一个整体来考虑，可用的碳源范围是碳源谱。碳源谱：从元素水平、化合物水平到培养基的原料水平，可以看出碳源的数量正在逐步扩大，甚至超过了可以计算的范围。微生物的碳源谱，其中无机碳源

4、作为微生物的主要碳源，是少量的自养微生物。所有必须利用有机碳源的微生物都是许多异养微生物。碳源谱，有机碳，无机碳，对于所有异养微生物来说，其碳源也可以用作能源，而这种碳源被称为双功能营养物。微生物有许多碳源，包括糖及其衍生物、有机酸、醇、脂类、碳氢化合物、蛋白质及其降解产物。2.一些假单胞菌可以利用90多种不同的碳源。甲烷氧化细菌只能使用甲烷和甲醇作为碳源。不同种类的微生物对碳源的利用能力不同！单糖、二糖、多糖、己糖、戊糖、葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、淀粉、纤维素、甲壳素等纯多糖、纯多糖琼脂和其他杂多糖，葡萄糖可以作为大多数微生物的碳源！(1)糖，(2)苯酚，氰化物和其他有毒物质，如人体有毒

5、物质Eg，苯酚，氰化物，一些微生物Eg，诺卡氏菌和一些霉菌等。美味的食物，微生物去除的三废，(3)CO2，最廉价和取之不尽的碳源，是自养微生物的唯一或主要碳源。致病菌(沙门氏菌、李斯特菌等)。(3)生长在动物的血液、组织和肠道中；(4)纤维素是由带有1，4糖苷链的葡萄糖组成的，富含天然资源，但大多数动物和人不能直接利用它，有些微生物可以利用它作为碳源生产发酵产物。(5)烃类和烃类化合物也可被微生物用作碳源，烃类微生物氧化的许多中间产物和最终产物是重要的工业原料。发酵工业中最常用的碳源是葡萄糖、淀粉、废糖蜜、麸皮和米糠。3。功能，(1)构成细胞物质，(2)构成各种代谢物和细胞储存物质，(3)为微

6、生物提供能量以进行生命活动，和(2)氮源(1)。定义：任何能为微生物的生长和繁殖提供氮的营养源称为氮源。氮是构成重要生命物质的蛋白质和核酸的主要元素。氮占细菌干重的1215%，也是微生物的主要营养物质。如果将微生物作为一个整体，可用的氮源范围是氮源谱。氮源中的氮：异养微生物对氮源的利用顺序为：“氮碳氧比”或“氮碳氧比”、“氮氢比”、“氮氧比”、“氮”、“2氮氧比”和“氮”；2.物种、微生物可利用的氮源、无机氮、无机氮有些微生物不需要氨基酸作为氮源，但它们可以自己从简单的氮源如尿素、铵盐、硝酸盐甚至氮气中合成所有需要的氨基酸，这被称为氨基酸自养生物。相反，所有需要从外部吸收现成氨基酸作为氮源的微

7、生物都是氨基酸异养生物。(3)能源。定义：能为微生物生命活动提供初始能量来源的营养物质或辐射能称为能量。有机物：化学异养微生物的能量(与碳源相同)化学物质无机物：化学自养微生物的能量(不同于碳源)能谱辐射能：光自养和光自养微生物的能量，化学自养微生物的能量是一些还原态的无机物，如NH4、NO2-、S、H2S、H2和Fe2。能够氧化和利用这些物质的微生物都是细菌，例如硝酸盐细菌、亚硝酸盐细菌、硫化物细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌。单功能营养素Eg，光辐射能量(能量)双功能营养素Eg，还原无机物NH4(氮源，能源)三功能营养素Eg，氨基酸(碳源，氮源，能源)，(iv)生长因子)1。定义：它是调节微生

8、物正常代谢所必需的一种要求，但它不能由简单的碳源和氮源合成。各种微生物和生长因子之间的关系可分为以下几类：(1)生长因子营养自动营养素，它不需要从外界吸收任何生长因子，大多数真菌、放线菌和许多细菌，如大肠杆菌，都属于这一类。(2)生长因子营养不良微生物它们需要从外部吸收各种生长因子来维持正常生长，如各种乳酸菌、动物病原菌、支原体和原生动物。(3)生长因子合成过量微生物少数微生物在其代谢活动中能合成和分泌大量的生长因子，如维生素，可作为维生素生产菌株。2.类型，广泛的生长因子：维生素，碱，卟啉及其衍生物，甾醇，胺，C4C6支链或直链脂肪酸，以及需求量大的氨基酸；狭义的生长因子：一般只指维生素。维

9、生素，维生素作为一些酶的辅酶，例如维生素B6(吡哆醛)，磷酸吡哆醛作为一些转氨酶和氨基酸脱羧酶的辅酶。微生物对维生素的需求量一般为15毫克/毫升。氨基酸是蛋白质合成的基本单位，在大多数情况下可以被微生物吸收和利用；在少数情况下，虽然微生物需要氨基酸作为生长因子，但氨基酸不能穿透细胞膜，但可以吸收和利用小肽。如果培养基中一种氨基酸的含量过高，将会抑制细胞对其他氨基酸的吸收。这种现象被称为氨基酸失衡。微生物对氨基酸的需求一般为20毫克/毫升，碱基是核酸、核苷酸和一些辅酶的组成部分；一般来说，核苷酸不能用作生长因子，因为它们不能穿透细胞膜。微生物对碱的需求一般为1020毫升。其他生长因子，一些微生物

10、需要一些特殊的物质，也称为生长因子。流感嗜血杆菌必须在含有红细胞的培养基上生长，因为它需要卟啉环作为生长因子。在厌氧条件下生长的啤酒酵母需要甾醇作为生长因子。在制备微生物培养基时，可以使用富含生长因子的天然物质作为原料，以保证微生物需要它们。如果制备了天然培养基，可以加入酵母提取物、玉米浆(浸泡玉米制备淀粉后产生的副产品)、肝浸液、麦芽提取物和其他新鲜的动植物汁液。如果制备了混合培养基，可以加入多种维生素溶液。3.生长因子的微生物分析，它利用营养缺陷型的生长与一定范围内必需生长因子的浓度之间的关系来确定。优点：特异性强，灵敏度高。可以测定低于纳克/毫升的Eg和维生素浓度。(5)无机盐1。定义：

11、无机盐或矿物元素主要为微生物提供除碳源和氮源以外的各种重要元素。主要元素、微量元素、无机盐、无机盐的生理功能：微生物优选的无机盐营养补充剂是MgSO4、KH2PO4、NaH2PO4、K2HPO4、H3PO4，最后四种可以作为缓冲剂对进行匹配，以调节酸碱度，从而不会引起培养基的酸碱度过度变化。分离固氮菌时应加入钼；应加入一氧化碳以分离产生Vb12的菌株谢氏丙酸杆菌。其余不需要在细菌培养中添加微量元素，因为在培养过程中污染的无机盐已经足够了。(6)水占微生物细胞的7090%，是地球上整个生命系统存在和发展的必要条件！(1)水是细胞的重要组成部分。(2)水直接参与代谢反应，许多反应涉及脱水和水合。(

12、3)水是活细胞中各种生化反应的介质。(4)营养物和代谢物在运输之前必须溶解在水中。(5)水具有较高的比热、气化热和沸点，是良好的导热体，可以调节细胞的温度。(6)维持细胞内环境和生物大分子结构的稳定性。(7)气体1。氧，好氧微生物的能量代谢需要氧的存在，微生物发酵供氧的方法包括搅拌、振荡和曝气。CO2是自养微生物的碳源，通常被异养微生物用来固定和延长碳链。丙酮酸羧化成草酰乙酸。一些生长在动物体内的病原菌需要少量的CO2，在培养过程中应提供10%的CO2。可以使用CO2培养箱。，还没完，等一下！微生物细胞中几种主要元素的含量(干重%)，back1，back2，以及湿重和干重之间的差异是细胞含水量

13、，它通常表示为百分比：湿重-干重/湿重100%。水是细胞维持正常生命活动所必需的，通常占细胞重量的70.90%。湿重：除去吸附在细胞外表面的水分后得到的重量，通常表示为单位培养基中细胞的重量(克/升或毫克/毫升)。干重：通过高温(105)干燥、低温真空干燥和红外快速干燥将细胞干燥至恒重。背景3，微生物可以利用的碳源的类型大大超过了动物王国或植物王国可以利用的碳化合物的类型。作为一种廉价的碳源，应该避免使用有价值的氮源“一氧化碳”和“一氧化碳”。在元素水平上，异养微生物最合适的碳源是“碳氢氧”型，即back4，微生物可以利用的氮源类型明显比动物或植物更广泛。一.有机氮，主要由蛋白质和蛋白质的各种

14、降解产物蛋白胨、氨基酸、小肽和尿素组成。实验室常用的有机氮源包括牛肉酱、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、蚕蛹粉、大豆粉和花生粉。无机氮，主要包括硝酸盐、铵盐、铵盐等。铵盐是大多数微生物的有效氮源，吸收后可直接使用；硝酸盐也可以被大多数微生物利用，但是它需要在吸收后被还原成NH3，然后才能进入合成代谢。以铵盐如(NH4)2SO4为氮源，培养基的酸碱度随着NH4的消耗而降低。铵盐称为生理酸式盐，硝酸盐如硝酸钾用作氮源，培养基的酸碱度会随着硝酸盐的消耗而升高。硝酸盐被称为生理碱性盐，铵盐和氨基酸被微生物吸收后可以直接利用，而NO3和蛋白质只有被微生物吸收后才能利用。速效氮源，迟效氮源，碳分子氮，这是N2在大气中。能够利用N2作为氮源合成细胞结构的微生物被称为固氮微生物。(1)微生物